污泥在堆肥及油污土壤修复中重金属形态的研究

污泥堆肥工艺是实现污泥减量化,无害化和资源化的重要手段。文章考察了污泥在堆肥前后四类重金属(铜、锌、铅和镉)形态的变化。结果显示,铜、锌、铅和镉在堆肥前后的总量变化不大,Cu、Zn主要以有机结合态和残渣态形式存在,而Pb、Cd主要以残渣态形式存在。堆肥处理过程中可交换态重金属都呈下降趋势,但各种重金属的可交换态变化幅度不同,以Zn和Cd下降幅度最大,Zn的可交换态由堆肥前的10.5%下降到堆肥后的4.8%;Cd的可交换态从堆肥前的3.2%下降到堆肥后的1.8%,下降比例超过和接近50%。随着向土壤中添加污泥及堆肥量的增加,小麦植株地上和地下部分重金属含量也相应增加,且地下部分含量高于地上部分,小麦中重金属含量在地下部与地上部之间的比值恒定,特别是Pd,Cd的地上和地下部分浓度比可分别达到130和15～20,经堆肥处理的污泥可以降低小麦对其中重金属的吸收。将污泥及堆肥腐熟品添加至石油污染土壤中,与对照相比土壤中的石油烃含量有一定幅度的下降,最大下降幅度为19.6%。处理一个月后重金属含量及其形态变化不大,Zn具有向铁锰氧化态转化的趋势。     

有机废弃物堆肥培肥土壤的氮矿化特性研究

为了揭示不同有机废弃物堆肥培肥土壤的有机态氮矿化特性的影响,选取了8种有机废弃物堆肥产品(厨余垃圾、鸡粪、牛粪、菜叶、污泥、番茄残体、生活垃圾、草炭等),分别以0%、5%、15%和30%(质量比)施入土壤,通过室内恒温好气培养试验研究了不同来源堆肥培肥土壤后氮素形态转化的分异规律.结果表明,随培养时间延长,土壤NH4+-N含量快速下降,而N03--N含量则迅速增加,土壤氮矿化量也均显著增加,并在培养后期趋于稳定.其中同种堆肥培肥土壤的氮矿化量的提高幅度30%比例处理>15%比例处理>5%比例处理堆肥产物;而相同比例处理中鸡粪堆肥、草炭堆肥和污泥堆肥产物处理氮矿化量相对较高,其中鸡粪堆肥极显著高于其他堆肥产物处理.而厨余垃圾堆肥和菜叶堆肥产物处理氮矿化量较低,其中生活垃圾堆肥产物处理最低.8种不同有机废弃物堆肥均可提高土壤氮的潜在矿化势(N0)和矿化速率(k),促进土壤中有机态氮的矿化.研究结果证实,堆肥产物培肥土壤后,氮矿化的效应因堆肥种类不同和施入堆肥量不同而异.     

利用耗氧速率判断好氧堆肥腐熟度的探讨

在试验的基础上分析了利用耗氧速率判断堆肥腐熟度的可行性 .试验中堆肥高温阶段持续 6d以上 ,达到国家《粪便无害化卫生标准 (GB795 9 87)》的要求 .堆肥过程中铵态氮含量下降、硝态氮含量上升 ,1 1d后 ,堆肥DOC含量为 0 5 %左右 ,种子相对发芽率达到 80 %以上 ,表明堆肥达到腐熟 .升温阶段前期 ,耗氧速率呈迅速增加的趋势 ;升温阶段后期和高温阶段前期 ,耗氧速率维持相对稳定 ,高温阶段中期、末期耗氧速率开始下降 .相对发芽率验证表明 ,在堆肥高温阶段末期 ,耗氧速率下降到 1 0 0 μL·L-1 ·s-1 以下 ,此指标可以作为堆肥腐熟的标志 .以耗氧速率代替传统的测量堆肥的理化、生物指标来判断堆肥腐熟度不需要采样、分析等复杂手续 ,将以往的需要几天才能获得腐熟状况变为实时、在线监测 ,对堆肥技术的实际推广具有重要意义     

某区域土壤重金属含量特征研究

为了解某区域土壤重金属铅、镉、砷的污染状况及其关系,采集了276个代表性土壤样品,分析了土壤重金属的全量和有效态及其土壤理化指标。摸清了土壤重金属含量范围,研究了铅镉砷三种元素总量之间的关系及其全量和有效态含量的线性关系。结果标明:该区域重金属元素总量和有效态呈显著关系,土壤铅、镉的有效态含量占总量的比例分别为22.8%、29.6%,而土壤砷的有效态含量占总量的比例可以忽略不计。     

钙基膨润土辅助对堆肥及土壤Cu、Zn形态转化和白菜吸收的影响

通过好氧堆肥和盆栽试验,探究不同比例（0%、2.5%、5%、7.5%和10%）钙基膨润土（CB）辅助猪粪堆肥过程及盆栽土壤中Cu、Zn形态的变化,并分析CB对白菜生物量及吸收Cu、Zn的影响.结果表明,在所有处理的堆肥过程中,可交换态Cu、Zn的分布比例逐渐下降,而可氧化态和残渣态逐渐升高,与0% CB相比,2.5%~10% CB可使堆肥结束时生物可利用态（可交换态和可还原态）Cu、Zn的分布比例分别降低19.84%~48.90%和4.94%~16.39%,并以10% CB的效果最为显著.进而开展的盆栽试验显示,施用堆肥后,土壤有机质和EC显著升高,而pH有所下降;CB辅助堆肥能够促使土壤EC的降低及pH的升高,稳定土壤有机质.与纯土处理相比,施用堆肥可显著提升白菜的生物量,且10% CB处理中的生物量最大（6.51 g·盆^-1±0.34 g·盆^-1）.施用CB辅助堆肥后,种后土壤中生物可利用态Cu含量增加;但各处理中可交换态Zn含量分别降低38.91%、43.69%、46.02%、45.12%和54.65%.白菜在施用堆肥后Cu、Zn的吸收量显著降低,并且随着CB辅助比例的增加Zn的吸收量随之减少,而Cu的吸收量呈增加趋势.本研究表明,钙基膨润土能够降低堆肥过程中Cu、Zn活性,在堆肥施入土壤后仍对Zn有持续的固定作用,同时CB辅助堆肥可以提高白菜的生物量,减少重金属Zn在白菜中的累积,并以10% CB的效果最为显著.     

硫酸盐还原菌修复污染土壤过程中镉的地球化学形态分布变化

利用Tessier五步连续提取法作为分析手段,研究了硫酸盐还原菌对不同污染程度土壤中镉的地球化学形态分布的影响.研究结果表明,在受镉污染的土壤中,可交换态是镉存在的主要形态.土壤中镉在硫酸盐还原菌的作用下,总量没有发生变化,但地球化学形态发生显著变化,从不稳定的可交换态转化为更加稳定的铁锰氧化物结合态,可交换态的去除率可达60%～80%;镉形态的变化使土壤中镉的生物町利用性发生了明显的变化,易利用态的比例明显下降,达到了修复效果.在修复过程中,镉对硫酸盐还原菌活性的抑制作用不同.利用硫酸盐还原菌修复重金属污染的土壤,具有修复效率相对较高、技术简便的优点,是一种有广阔应用前景的修复方法.     

污水厂污泥堆肥前后养分及重金属的变化

以污泥、稻草、木屑为材料,研究了堆肥及添加粉煤灰、磷肥、石灰等添加剂对污泥堆肥中养分全氯、全磷、全钾和重金属的影响.结果表明,污泥经堆制后全氮含量降低,全磷、全钾含量增加,而加磷肥则具有较好的保氮效果;对于重金属,经堆肥后其活性均有所降低,加入石灰提高了污泥的pH使重金属元素向无机态转化,钝化重金属的活性;酸浸出实验中,样品锌、镉、铬的浸出率受pH的影响较大,而铜和铅受pH值的影响小.由此可见,堆肥处理可以在一定程度上降低重金属活性并保持养分,从而达到农业利用的目的.     

重金属镉锌铜在蔬菜体内的形态分布研究

通过露天盆栽实验,研究了蔬菜中镉、锌、铜的形态分布及各形态随土壤中重金属添加浓度和蔬菜生长时间的变化规律。结果表明,镉主要以氯化钠提取态的形式存在,锌主要以醋酸提取态存在,铜主要以盐酸提取态存在,3种重金属的毒性大小顺序为镉>锌>铜;随着添加浓度的增大,不同重金属的形态变化有所不同;在处理级数3时,蔬菜对重金属的吸收有明显的下降;蔬菜生长时间较长时,各形态重金属的含量都有所增加,活性较强的乙醇提取态和水提取态增加量较大。     

用分级方法评估土壤对重金属的缓冲能力

研究了不同Cd,Zn,Cu和Pb负荷对5种土壤(油黄泥土、棕红壤、红壤、石砂土和紫砂土)中的重金属形态的影响,分析了不同土壤对重金属的缓冲作用及其影响因素.结果表明,未污染土壤中的重金属主要以残余态为主,占土壤重金属总量的51%以上.随着土壤重金属负荷的提高,土壤中交换态重金属的比例增大,残余态比例下降,有效性提高,对重金属的缓冲作用下降.由于Cd,Zn,Cu和Pb本身的特性不同,土壤中各组分与Cd,Zn,Cu和Pb的结合方式及程度不同.当外源重金属进入土壤后,土壤对重金属的缓冲性为:Pb>Cu>Zn Cd,酸性土壤和砂质土壤的缓冲能力较低.当重金属加入量较低时,重金属优先向氧化物结合态和有机质结合态转化;而当加入量较高时,向交换态和碳酸盐结合态转化的比例增加.土壤pH下降可使交换态Cd,Zn,Cu和Pb的比例递增,降低土壤对重金属的缓冲性,增加了重金属对环境影响的风险.      

三阶段温度控制堆肥接种法对有机氮变化规律的影响

利用原生生活垃圾,通过三阶段温度控制技术进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中有机态氮组分的动态变化规律.结果表明,全氮、酸水解有机态氮、氨基酸态氮均在堆肥的前期呈明显的下降趋势,呈较好的相关性.与CK（对照组）处理相比,在堆肥的后期,三阶段温度控制堆肥酸水解有机态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮及酸解未知态氮含量呈不同程度的上升趋势,增加幅度依次为：10.67%、16.17%、7.17%、22.44%.表明三阶段温度控制技术能减少堆肥中氮素的损失,堆肥产品施入土壤后,可提高土壤的供氮潜力.     

粪便与生活垃圾混合堆肥氮转化与腐熟度

采用静态仓强制通风进行粪便和生活垃圾混合堆肥,以玉米秸和石灰为调理剂,考察堆肥过程的氮转化与腐熟度。试验结果表明:堆肥中氮的损失量为26%～49%,堆体高温期持续时间长,导致氮的损失增加。添加石灰使堆肥前期的氮损失率增加,但加快了堆肥过程,总氮的损失没有加大。水溶性氨氮含量在堆肥升温期出现峰值5.61mg/gdw,堆肥结束时氨氮含量小于0.34mg/gdw;堆肥中硝态氮主要在降温期和腐熟期形成,达到1.84～4.05mg/gdw。氨氮和硝态氮之比小于0.16和水溶态有机碳与总氮之比小于1.10,较适合作为粪便与垃圾的混合堆肥腐熟指标。     

城市生活垃圾外源微生物堆肥对有机酸变化及堆肥腐熟度的影响

利用外源微生物(美商复合菌,MS;中加发酵菌,ZJ)进行城市生活垃圾工厂化堆肥,在堆肥过程中,分析了小分子有机酸及大分子腐殖酸动态变化.结果表明,接种外源微生物可明显提高堆肥前期小分子有机酸含量,在堆肥后期又呈明显的降低趋势.而腐殖酸与胡敏酸则呈现先降低而后增加的趋势.通过对堆肥过程中有机酸、腐殖化指数分析表明,接种外源微生物可明显提高堆肥的腐熟度,并且ZJ发酵菌优于MS复合菌,而2种外源菌混合接种具有协同促进作用.     

木薯加工废弃物堆肥化中氰化物的降解及腐熟度的研究

为了探讨木薯加工废弃物堆肥化中氰化物的降解速度和快速处理效果,将木薯皮、木薯渣与猪粪混合制作堆肥,通过发酵过程中温度、pH、氰化物、纤维素、半纤维素、木质素及碳氮比等的测定,评价了堆肥化过程对氰化物无害化处理的效果及堆肥的腐熟进程.结果表明,氰化物含量迅速降低,30 d后达到2.08 mg/kg,分解率达到94.16％,符合食品安全标准.堆制材料中淀粉、纤维素、半纤维素等主要含碳成分及氰化物在15 d内分解,分解率达80％以上,基本趋于稳定.经过30 d的堆肥化过程,堆体温度也回落至常温,趋于稳定,pH一直稳定在7.2.堆体中碳氮比（C/N）、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)等腐熟度判定指标数据也表明,木薯加工废弃物经过15 d的堆肥化过程,堆体内各种理化性质稳定,在发酵结束时,C/N为17.55,硝态氮和铵态氮的含量分别达到了2.5 g/kg和10 mg/kg,NO^-₃-N/NH⁺₄-N的比值为250,全部达到腐熟标准.证明木薯加工废弃物经30d堆肥化处理可达到稳定安全状态.     

堆肥处理过程中猪粪有机物的动态变化特征

为了解猪粪堆肥过程中各种有机物的变化特征,并为判断猪粪堆肥腐熟度提供参考指标,进行42d的高温好氧堆肥.结果表明,堆体中的有机质含量呈下降趋势;水溶性有机碳(DOC)含量在第10d达到最大值,之后呈下降趋势;易分解有机质含量呈下降趋势,但在高温开始阶段呈上升趋势;腐殖质含量呈上升趋势.说明堆肥过程中有机物不断向腐殖化方向转化.在研究H/F变化时发现,它与判断堆肥腐熟度常用的化学指标(有机质、DOC)呈一定的相关性,而且与易分解有机质和腐殖质也有较好的相关性.     

臭氧预氧化-堆肥去除污染土壤中菲实验研究

分别将菲的丙酮溶液喷洒入未被污染的表层红壤和次表层红壤制成含菲的模拟土样,通过监测堆体温度、有机物含量、菲的残留率和种子发芽指数试验研究了臭氧预氧化-堆肥法去除污染土壤中菲的可行性.结果表明,臭氧预氧化-堆肥是一种有效去除土壤中菲污染的方法,污染土壤经处理后减弱了菲污染对植物的毒害作用,且加入的有机物经堆制腐熟后促进了植物的萌发.臭氧预氧化能够加快后续堆肥处理的启动过程并可使堆料中菲的残留率进一步降低,而土壤中有机质含量显著影响臭氧氧化的效率.臭氧处理100min时,有机质含量分别为7.73%和3.64%的表层土壤和次表层土壤中菲的去除率分别达到52.1%和76.4%.堆肥31d,经臭氧预氧化的表层土壤和次表层土壤菲的残留率分别为1.1%和0.9%,而未经臭氧预氧化样品的菲的残留率分别为15.0%和14.5%.各堆制样品种子发芽指数均可达到130%以上.     

城市生活垃圾好氧堆肥中氨气变化及其影响

堆肥过程中氮素损失比较严重,而氨气挥发是氮损失的主要途径。利用城市生活垃圾进行好氧堆肥,研究其堆肥过程中氨气变化规律及其对堆肥性质的影响。结果表明:在堆肥期间,氨气含量先增加后减小,最后基本稳定在5 mg/kg左右;而全氮含量先降低后增加;硝态氮含量先降低后增加;铵态氮是先快速增加,后缓慢减小至稳定;pH值先下降后升高,最终稳定在中性范围内;w(C)/w(N)先增加后下降;有机质含量显著下降。     

Nitrogen transformations during pig manure composting

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｉｎｔｅｎｓｉｖｅａｎｉｍａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈａｓｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｏｆａｎｉｍａｌｓｉｎｓｍａｌｌａｒｅａｓ,ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｌａｒｇｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｗａｓｔｅｗｉｔｈｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｎｅａｒｂｙｌａｎｄｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .ＩｎＨｏｎｇＫｏｎｇ ,ｔｈｅｐｉｇｉｎｄｕｓｔｒｙｈａｓｓｅｅｎａｓｔｅａｄｙｇｒｏｗｔｈｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ .Ｉｔｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｉｎｄｉｓｃｒｉｍｉｎ…     

生活垃圾堆肥过程中腐殖质及有机态氮组分的变化

利用实际城市生活垃圾,采用工厂化工艺进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中腐殖质及有机态氮组分的动态变化.结果表明,随着堆肥的进行,有机碳、富里酸、全氮、酸水解性有机氮含量均有不同程度的降低,与堆肥前相比,降低幅度分别为53.00%、64.73%、21.78%、22.80%.而腐殖质、胡敏酸、氨基酸态氮则分别在堆肥的第35d达到最低点,而后呈逐渐增加的趋势.酰胺态氮、氨基糖态氮在堆肥的第21d达到最高峰.堆肥过程中,腐殖质与胡敏酸、酸水解有机态氮与全氮含量显著相关.胡敏酸的红外光谱分析结果表明,堆肥后胡敏酸分子的芳构化程度明显增强.     

花卉废物和牛粪联合堆肥中的氮迁移

以花卉废物和牛粪为原料,进行了温度反馈的通气量控制联合堆肥中的氮迁移中试研究.采用自制的静态好氧床进行一次发酵,过程控制采用温度反馈通气量控制方法,发酵周期20d;采用周期性翻堆进行物料二次腐熟,腐熟周期40d.研究了堆肥过程中总氮、有机氮、无机氮、氨氮、硝氮等氮素形态转化随时间的变化特征及温度反馈的通气量控制对氮迁移的影响.结果表明:堆肥初期的氨化作用和反硝化作用显著,氮素总量损失累计达41.98%,其中主要是有机氮的损失,99.95%的氮损失发生在一次发酵阶段;氮素损失主要是在pH和温度较高条件下的氨气大量挥发造成的.对通风进行有效控制、提高物料C/N及添加酸性物质有望减少N损失.对于C/N较低,硝态氮含量较高的物料堆肥,NH₄⁺-N≤0.04%、NH₄/NO₃≤0.16不能作为腐熟度指标.     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.